분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2008-04-10 16:33:25 , Hit : 5342
 치료적 항체를 대체할 수 있는 싼 합성 분자

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2008-04-08

UT southwestern medical center 연구자들이 암과 다른 질병들을 치료할 작은 합성적 분자들을 선별하고 가려낼 수 있으며 현존하는 방법보다 간단하고 싼 새로운 방법을 개발했다. 연구진은 펩토이드(peptoid)라는 작은 합성적 분자를 이용, 선별하여 암을 치료할 수 있는 항체 제제를 모방하는 5개의 후보 물질을 추려내었고, 그 중 하나는 인간 암의 동물 모델에서, 암의 성장을 막는다는 것을 보여주었다. 연구 결과는 4월 2일자 학술지 “JACS(Journal of the American Chemical Society)”에 보고되었다. (참조 URL1)

항체는 인체의 감염에 대한 방어를 돕기 위해 체내에서 생산되는 분자이다. 자연적으로 체내에서 생산되는 항체는 세포 표면에 있는 수용체 같은 매우 특이적인 표적에 들러붙어 작용한다. 항체는 펩타이드로, 일부 암을 치료하는데 사용한다. 그러나 현재까지 실용화된 항체 제제는 소수이며, 이들은 개발하는데 비용이 많이 든다. 또한 위에서는 펩타이드 분해효소에 의해 분해되므로, 경구 투입할 수 없고 주사제로 주입되어야 한다.

실험실에서 고안된 펩토이드는 자연적인 펩타이드 분자 사슬과 닮았지만 그들의 가지 사슬(side chain)에서 화학적으로 차이가 있으며 위의 펩타이드 분해 효소에 저항적이므로 알약으로 만들 수 있고, 항체보다 싸고 생산하기 쉽다. 또한 그것들은 항체보다 더 작기 때문에 암이나 다른 질병이 발생한 곳에 침투하기가 더 좋다.

연구자들은 인간 세포의 표면에서 분자 형태의 VEGFR2(vascular endothelial growth factor receptor 2)와 상호작용하는 분자를 찾기 위해 30만개의 펩토이드를 선별했다. VEGFR2는 VEGF 호르몬과 상호작용하여 새로운 혈관 생성에 필수적이다. VEGF(vascular endothelial growth factor)는 혈관 생성을 촉진하는 호르몬으로 수용체인 VEGFR2와 결합해 작용한다. 새로운 혈관 형성은 정상적으로는 유익한 과정이지만 암을 포함하여 여러 질병에도 혈관 신생이 필요하다. (GTB2007100400) 그래서 혈관 신생이 암 치료를 위한 표적이 되고 있으며, 혈관 신생을 저해할 수 있는 약물들도 개발되고 있다. 예로 아바스틴(avastin)은 VEGF와 결합하여 혈관 신생을 저해하는 단일클론 항체 제제이다. (GTB2007120765) 상업적으로 생산되는 항체는 VEGF와 VEGFR2간의 상호작용을 방해하여 암을 굶김으로써 일부 암세포를 치료하는데 이용되고 있지만, 이러한 치료제는 비용이 많이 든다.

연구자들이 새로운 선별 기술을 개발하였다. 그들은 작은 플라스틱 비드(bead)에 수 만개의 펩토이드들이 결합시켰고 VEGFR2를 가진 세포는 적형광으로, VEGFR2가 결핍된 세포는 녹형광으로 표지하였다. 그들은 세포 혼합물에 비드를 노출시킨 후 형광 현미경으로 관찰하였다. VEGFR2를 가진 적색 세포에 결합하는 펩토이드가 수집된다.

이 선별 과정은 이틀이 걸렸으며, 대략 30만개의 선별에서 5개의 펩토이드를 분리해냈다. 이 과정은 선택 범위를 빠르게 좁힐 수 있는 효과적인 방법이다. 연구진의 기술은 간단하고 빠르며, 기존의 화학물로 작업할 수 있고, 형광 현미경을 제외하고는 첨단 정비가 필요없다.

그들의 기술은 대량 선별에서 생물학적으로 활성적인 화합물을 발견하는데 공통적으로 사용되고 있는 전통적인 선별 기술을 뛰어넘는 주용 장점을 가지고 있다. 전통적인 선별 방법은 대규모의 자동화를 필요로 하며, 일반적으로 4만 달러 이상의 비용이 든다. 그러나 새로운 방법은 천 달러 이하로 수행할 수 있다.

실험 결과에서 펩토이드는 인체에서 항체와 똑 같은 정도로 인간에게 유해한 수용체를 공격할 수 있다는 것을 보여 주었다. 연구자들은 VEGFR2와 가장 견고히 결합하는 5개의 펩토이드 중 하나를 배양된 세포에서 시험했으며, 이들이 VEGFR2의 작용을 방해한다는 사실을 알았다. 인간 뼈와 연조직(soft-tissue) 암이 이식된 쥐에 그들이 그것을 저농도로 주었을 때, 펩토이드는 암 성장을 늦추었으며, 암으로 연결되는 혈관의 밀도를 감소시켰다. 생물학적으로 활성적인 펩토이드를 빠르게 분리하는 이 새로운 기술은 약물 발견 과정을 가속화시킬 수 있는 한가지 방법을 제시하여, 궁극적으로는 현재 이용되고 있는 약물 비용의 일부만으로도 새로운 치료법을 환자에게 제공할 수 있을 것이다.







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